James D. Watson, Tania A. Baker, Stephen P. Bell, Alexander Gann, Michael Levine, Richard Losick

BIOLOGIA MOLECOLARE DEL GENEZanichelli

Benjamin Lewin, Jocelyn E. Krebs, Elliott S. Goldstein, Stephen T. Kilpatrick

Il gene - Seconda edizione compatta 2011

Zanichelli

Amaldi - Benedetti - Pesole – Plevani

BIOLOGIA MOLECOLARE

Casa Editrice Ambrosiana

Definizioni

• Acidi nucleici:

• Gene:

• Genoma:

molecole che codificano l’informazione genetica. DNA, RNA

segmento di DNA che codifica per una catena polipeptidica

insieme delle sequenze di DNA di un organismo

Biologia Molecolare

• In che modo viene conservato il materiale genetico?

• Come viene decodificata l’informazione contenuta nel materiale genetico?

Friedrich Miescher (1844-

1895)

The laboratory located in the vaults of an old castlewhere Miescher isolated nuclein (1879)

Levene working in the lab

Levene's laboratory with some of his students (1909).

«La natura chimica dei geni è sconosciuta. Essi sono probabilmente proteine, perché gli acidi nucleici consistono di (pochi) blocchi di tetranucleotidi (Levene 1930). Questa struttura semplice li rende improbabili candidati come portatori della grande quantità di informazioni necessarie per agire come geni.»

Strutture del tetranucleotideproposte nel 1935

da Takahashi

da Levene e Tips

S

R

R

S

ceppo Succiso al

calorevive

vive

muore

muore

Esperimento di "trasformazione" batterica: Griffith, 1929

Pneumococco (Streptococcus pneumoniae)

• Un principio “trasformante”

converte il ceppo R in S

Oswald Avery at work in the laboratory, around 1930

Trasformazione di pneumococchi mutanti R in tipo S mediante estratto cellulare

Alfred Hershey and Martha Chase (1953)

L'esperimento del "frullatore” - Hershey e Chase, 1952

lisi

La progenie fagicacontiene il 30 % del P32

e < 1% del S35

Fagi marcati con P32 nel DNAe con S35 nelle proteineinfettano i batteri

frullatore

I capsidi fagici contengonol'80 % del S35 mentre i batteri infettati contengono il 70 % del P32

B. LEWIN, IL GENE - Edizione compatta, Zanichelli Editore S.p.A. Copyright © 2007

La struttura chimica del DNA

2-deossiribosio( 2-deoxyribose ) ribosio

purina adenina guanina

pirimidina citosina uracile timina

Componenti chimici degli acidi nucleici

(Pirimidina)3'- monofosfato

(Purina)5'- monofosfato

I nucleotidi possono portare il gruppo fosfatoin posizione 5' o 3'

Basi, nucleosidi e nucleotidi

Base Nucleoside Nucleotide RNA DNA

Adenina AdenosinaAdenosina-5’-fosfato

(Acido adenilico)AMP dAMP

Guanina GuanosinaGuanosina-5’-fosfato

(Acido Guanilico)GMP dGMP

Citosina CitidinaCitidina-5’-fosfato

(Acido citidilico)CMP dCMP

Timina TimidinaTimidina-5’-fosfato (Acido timidilico)

dTMP

Uracile UridinaUridina-5’-fosfato

(Acido uridilico)UMP

B. LEWIN, IL GENE - Edizione compatta, Zanichelli Editore S.p.A. Copyright © 2007

Erwin Chargaff Per primo misurò accuratamente la percentuale dei quattro nucleotidi nel DNA

Organismo

Escherichia coli

Mycobact. tuberc.

Lievito

Bue

Maiale

Uomo

A

26.0

15.1

31.7

29.0

29.8

30.4

G

24.9

34.9

18.3

21.2

20.7

19.9

C

25.2

35.4

17.4

21.2

20.7

19.9

T

23.9

14.6

32.6

28.7

29.1

30.1

A/T

1.08

1.03

0.97

1.01

1.02

1.01

G/C

0.99

0.99

1.05

1.00

1.00

1.00

G+C

50.1

70.3

35.7

42.4

41.4

39.8

Py/Pu

1.04

1.00

1.00

1.01

1.01

1.01

Composizione in basi del DNA di varie specie

La struttura fisica del DNA

Linus Pauling(1901 - 1994)

Rosalind Franklin(1920 - 1958)

Maurice Wilkins(1916 - 2004)

Francis Crick(1916 - 2004)

James Watson(1928 - )

Diffrazione dei raggi X di fibre di DNA

Franklin R.E. & Gosling R., 1953

configurazione B

Wilkins M.H.F., 1956

configurazione A